中型水庫(kù)運(yùn)行中的輸水建筑物除險(xiǎn)改造重建管理研究
——以橫崗水庫(kù)為例

尹創(chuàng)業(yè)

(東莞市橫崗水庫(kù)管理處，廣東 東莞 523000)

0 引言

水庫(kù)疏水涵管是壩體的核心部位，是水庫(kù)的重要建筑物之一，具有水庫(kù)下游灌溉、防洪、清污等功能[1]。涵管出險(xiǎn)具有隱蔽性、突發(fā)性和牽連性，一旦發(fā)生險(xiǎn)情就有可能影響大壩安全，同時(shí)對(duì)下游人民、耕地、建(構(gòu))筑物造成重大的損失[2]。橫崗水庫(kù)虎門(mén)副壩輸水涵管和環(huán)岡副壩輸水涵管均為鋼筋砼圓型壓力管，兩座涵管?chē)?yán)重老化，混凝土抗壓強(qiáng)度低變徑過(guò)渡位置存在少量漏水現(xiàn)象，不符合安全運(yùn)行要求，需進(jìn)行改造重建，提出管理方案，目前已經(jīng)有量學(xué)者對(duì)水庫(kù)改造重建管理中存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施[3-5]、施工質(zhì)量管理等進(jìn)行研究[6-8]。

本文以橫崗水庫(kù)涵管改造重建工程為研究背景，針對(duì)涵管重建管理過(guò)程中存在的難題，從涵管重建施工方案規(guī)劃、工程運(yùn)行規(guī)劃、環(huán)境管理和監(jiān)測(cè)體系、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等方面對(duì)管理方案進(jìn)行研究和討論，期望通過(guò)規(guī)范化、科學(xué)化和系統(tǒng)化的管理方式提高工程管理水準(zhǔn)和工程質(zhì)量。

1 工程概況

橫崗水庫(kù)位于東莞市厚街鎮(zhèn)湖景大道南側(cè)攔截大嶺山小沙河水，集雨面積44.6 km2，總庫(kù)容2 890萬(wàn) m3。工程樞紐由庫(kù)區(qū)及灌區(qū)兩大部分組成，初建時(shí)以灌溉為主，兼顧防洪、旅游等綜合效益的中型水庫(kù)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水庫(kù)功能發(fā)生變化，目前以防洪為主。橫崗水庫(kù)樞紐工程由主壩、副壩兩座(環(huán)岡副壩、虎門(mén)副壩)、兩座輸水涵管和溢洪道等建筑物組成。

2 涵管重建規(guī)劃管理

2.1 施工方案規(guī)劃

輸水涵的重建要依據(jù)水庫(kù)現(xiàn)狀，結(jié)合地形，優(yōu)化箱涵放水流態(tài)，考慮工程的可實(shí)施操作性、經(jīng)濟(jì)性，科學(xué)合理提出輸水涵重建方案。

方案一：壩身開(kāi)挖，圍堰后，對(duì)大壩進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程后拆除原涵管，再按要求新建輸水涵及回填壩身，如圖1。

圖1 壩身開(kāi)挖示意圖

方案二：圍堰后，根據(jù)要求布置頂管工作井，頂管定位無(wú)誤后進(jìn)行頂管施工，施工后對(duì)原涵管進(jìn)行封堵，如圖2。

圖2 頂管示意圖

大壩輸水涵重建的方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)大壩類(lèi)型、大壩高度、工程場(chǎng)地條件、涵管管徑等因素確定，以上兩種涵管重建方案優(yōu)缺點(diǎn)如表1。

表1 施工方案對(duì)比表

本工程主要任務(wù)為對(duì)環(huán)岡副壩、虎門(mén)副壩輸水涵管進(jìn)行重建，兩座副壩壩址附近均有空地可臨時(shí)堆放土方，施工道路為現(xiàn)狀村道，條件較好；最大壩高為6.8 m(環(huán)岡副壩)和11.16 m(虎門(mén)副壩)；綜上，本次涵管重建采用開(kāi)挖施工方案。

2.2 輸水涵型式規(guī)劃

水庫(kù)涵管重建工程中，依據(jù)壩體現(xiàn)狀，依據(jù)涵管施工周期、工程造價(jià)、條件等提出兩種不同形式的輸水涵方案。

方案一：預(yù)制鋼筋混凝土管

鋼筋混凝土管是排水工程中常用的管材，適用于雨水和污水等重力流管道，施工維護(hù)經(jīng)驗(yàn)成熟，耐腐蝕性好且價(jià)格低。缺點(diǎn)是每節(jié)管道長(zhǎng)度較短，接口較多，若處理不當(dāng)，易造成滲漏，大管徑的鋼筋混凝土管自重較大，施工及安裝不便，運(yùn)輸過(guò)程中，易受到破壞，如圖3。

圖3 預(yù)制鋼筋混凝土管示意圖 圖4 鋼筋混凝土箱涵示意圖

方案二：現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵

鋼筋混凝土箱涵應(yīng)為較為廣泛，施工維護(hù)經(jīng)驗(yàn)成熟，分段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防滲水性能好且價(jià)格低，但施工周期較長(zhǎng)，如圖4。

經(jīng)方案比較，保證回填后壩身安全，防滲漏問(wèn)題為主要考慮要素，結(jié)合工程實(shí)際情況，箱涵分段數(shù)量較少，滲漏點(diǎn)較少，確定涵管型式為鋼筋混凝土箱涵。

3 工程運(yùn)行及環(huán)境管理

3.1 工程環(huán)境管理

3.1.1 水環(huán)境管理

水環(huán)境管理包括施工期廢水處理和水質(zhì)監(jiān)測(cè)。工程廢水主要由疏浚清淤、機(jī)械設(shè)備沖洗廢水、施工人員生活污水兩部分組成，機(jī)械設(shè)備沖洗廢水?dāng)M在場(chǎng)區(qū)內(nèi)設(shè)隔油沉淀池處理；生活污水由工程臨時(shí)用地范圍內(nèi)設(shè)置的化糞池處理，處理后的生活污水托運(yùn)至附近污水處理廠處理。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)主要對(duì)生活污水和地表水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，生活污水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為溶解氧、氨氮、CODcr、總磷、大腸桿菌、SS和污水流量等，監(jiān)測(cè)頻率為2次/年，每次連續(xù)監(jiān)測(cè)3 d；地表水監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為機(jī)械和車(chē)輛沖洗含油廢水中的石油類(lèi)、硫化物、水文、pH值等，監(jiān)測(cè)頻率為2次/年，每次連續(xù)監(jiān)測(cè)3 d。

3.1.2 大氣環(huán)境管理

施工期大氣污染物包括疏浚惡臭、施工機(jī)械燃油廢氣和施工揚(yáng)塵。清淤工程施工期間需直接經(jīng)絞吸泵泵送上岸，脫水過(guò)程中做好密封措施和除臭措施減少對(duì)大氣污染；加強(qiáng)施工場(chǎng)地和運(yùn)輸車(chē)輛沿線道路灑水，抑制揚(yáng)塵污染。

大氣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為T(mén)SP、PM10。

聲環(huán)境管理

施工機(jī)械將產(chǎn)生噪音，為減少對(duì)周邊影響，噪音可控制在60分貝以下，需選用低噪聲機(jī)械和設(shè)備，合理布局，嚴(yán)格限制施工作業(yè)時(shí)間，避免夜間施工，對(duì)不能入棚的機(jī)械設(shè)備，設(shè)置四周?chē)鷻n，降低噪聲源，水泵安裝采取減震、隔聲等措施降低噪聲污染。

用沙土或符合要求的原土回填管道兩肋，一次回填高度為100～150 mm，搗實(shí)后再回填第二層直到回填到管頂以上至少100 mm處。在回填過(guò)程中，管道下部與管底的空隙處易被忽略，要注重夯實(shí)，死角部位人工用木錘夯打。管道接口前后200 mm范圍內(nèi)不回填，以便試壓時(shí)觀察各接頭質(zhì)量。

聲環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為等效A聲級(jí)Leq。

3.2 工程水土流失管理體系

項(xiàng)目建設(shè)期間，工程施工將對(duì)原地表造成擾動(dòng)，場(chǎng)地開(kāi)挖、回填區(qū)域，形成大量裸露地表，表層土質(zhì)松散，容易隨雨水流走，使地表徑流含沙量增加，并挾帶泥沙流向項(xiàng)目區(qū)低坡處，流入項(xiàng)目區(qū)周邊，造成水土流失，影響周邊環(huán)境。將水土流失管理體系分為治理措施體系和監(jiān)測(cè)體系進(jìn)行研究。

3.2.1 治理措施體系

將箱涵建設(shè)區(qū)作為水土流失防治重點(diǎn)區(qū)域。在工程建設(shè)過(guò)程中，及時(shí)采取集水井、臨時(shí)遮蓋等各項(xiàng)防護(hù)措施，最大限度地控制水土流失量。

1)臨時(shí)排水溝

公路兩邊設(shè)置臨時(shí)排水溝，方便施工過(guò)程中水排出，水流經(jīng)過(guò)臨時(shí)排水溝后進(jìn)入沉沙池沉沙排入附近市政雨水管網(wǎng)中。

2)沉沙池

水流進(jìn)入集水井之前設(shè)置一個(gè)沉沙池，能夠在一定程度上防治水土流失。

3)臨時(shí)遮蓋

項(xiàng)目施工過(guò)程中土方開(kāi)挖，除大部分外棄之外，部分需要后期回填的土方堆放項(xiàng)目區(qū)，會(huì)形成裸露坡面，雨天時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)遮蓋。

4)高壓水槍

施工車(chē)輛在場(chǎng)內(nèi)將夾帶一定的泥沙，出施工作業(yè)區(qū)前，需對(duì)車(chē)輛輪胎進(jìn)行清洗，避免對(duì)周邊環(huán)境造成影響，應(yīng)在項(xiàng)目區(qū)施工出入口布置高壓水槍。

3.2.2 監(jiān)測(cè)體系

項(xiàng)目監(jiān)測(cè)方法擬采用取樣地調(diào)查和地面定位觀測(cè)相結(jié)合的方法，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位主要布置在施工裸露面布設(shè)3處。在施工期、自然恢復(fù)期全程開(kāi)展監(jiān)測(cè)；正在實(shí)施的水土保持措施建設(shè)情況監(jiān)測(cè)1次/10天；擾動(dòng)地表面積、水土保持工程措施攔擋效果等監(jiān)測(cè)1次/30天；水土保持植物措施生長(zhǎng)情況監(jiān)測(cè)1次/90天。遇暴雨(指降雨量≥50mm/24h的降雨)等情況應(yīng)及時(shí)加測(cè)。水土流失災(zāi)害事件發(fā)生后一周內(nèi)完成監(jiān)測(cè)。

3.3 工程施工進(jìn)度管理

施工總進(jìn)度根據(jù)本工程特點(diǎn)，工程應(yīng)在枯水期內(nèi)完成水下作業(yè)，兩座副壩輸水涵重建應(yīng)盡量考慮同時(shí)施工，減少工期擬定工程。工程總施工期為150 d，其中準(zhǔn)備期10 d，主體工程施工120 d，工程完建設(shè)期20 d。工程準(zhǔn)備期需完成臨時(shí)供電線路、三通一平、施工單位管理生活區(qū)、加工區(qū)及臨時(shí)工程施工；主體工程施工期主要完成圍堰填筑、壩身開(kāi)挖、輸水涵重建、放水塔重建、土體填筑及其它附屬工程的施工；工程完建期主要完成場(chǎng)地清理等收尾工作。施工橫道圖如圖5。

圖5 工程施工橫道圖

4 工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)管理

工程屬社會(huì)公益性水利項(xiàng)目，依據(jù)《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》進(jìn)行國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，其相關(guān)參數(shù)如下：(1)基準(zhǔn)年2018年；(2)社會(huì)折現(xiàn)率8%；(3)計(jì)算期30.5 a，包括運(yùn)行期30 a和0.5 a建設(shè)期。

本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為12.04%大于8%的社會(huì)折現(xiàn)率；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為277.82萬(wàn)元，大于0；經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.32>1，說(shuō)明項(xiàng)目建設(shè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)上是合理的，國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益與費(fèi)用流量表見(jiàn)表2。

表2 國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用流量表

對(duì)于敏感性分析，按費(fèi)用投資增加10%和效益減少10%計(jì)入浮動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，成果見(jiàn)表3。

表3 敏感性分析成果表

從表3可看出，本項(xiàng)目評(píng)價(jià)方案在費(fèi)用和項(xiàng)目單浮動(dòng)10%時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比均大于1，符合公益性建設(shè)項(xiàng)目投資收益情況，說(shuō)明項(xiàng)目具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，基本可行。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)本文以橫崗水庫(kù)涵管改造重建工程為研究背景，針對(duì)壩體現(xiàn)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，從施工方案對(duì)比、工程運(yùn)行及環(huán)境管理體系、水土流失管理和工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)進(jìn)行論述，確定涵管重建采用壩身開(kāi)挖方案，輸水涵型式為鋼筋混凝土箱涵，此方案在施工質(zhì)量、壩體防滲、工程造價(jià)等方面具有突出優(yōu)勢(shì)，工程效益良好。水土流失保護(hù)管理體系各項(xiàng)水土保持措施安全有效，能全面的對(duì)水庫(kù)改造重建工程進(jìn)行保護(hù)，使原有水土流失得到基本治理，新增水土流失得到有效控制，生態(tài)得到最大限度的保護(hù)，環(huán)境得到明顯改善，項(xiàng)目建設(shè)是可行的。

(2)工程管理依據(jù)環(huán)境保護(hù)“三同時(shí)”制度，規(guī)范建設(shè)污染防治設(shè)施、建立健全環(huán)境管理體系，使環(huán)境保護(hù)規(guī)范化、科學(xué)合理化，推進(jìn)工程項(xiàng)目質(zhì)量。后續(xù)進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)內(nèi)部回收率大于社會(huì)折現(xiàn)率，其經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于0，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比大于1，表明在國(guó)民經(jīng)濟(jì)上是合理，具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

(3)針對(duì)水庫(kù)輸水涵管重建改造存在的問(wèn)題，提出管理研究方案，能夠有效的完善大壩防護(hù)工作，確保工程完整，在安全運(yùn)行的條件下合理利用水資源，對(duì)庫(kù)區(qū)的環(huán)境進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)利用，提高工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。